柔性触觉传感器可以通过物理接触获得物体表面的相关特征,如温度、压力、硬度、材质等。柔性传感器的敏感材料有很多种,使用最多的为导电弹性体材料。导电聚氨酯弹性体的电阻率与外界作用力有关,与其他材料相比,聚氨酯弹性体本身软硬度可调,基体材料种类繁多,可以适用于各种环境,把它作为柔性传感器敏感元件材料有着很高的研究价值。基于高分子复合材料的导电机理,分析了聚氨酯弹性体的导电特性;基于复合材料的本构特征与功能需求确定原材料的种类以及配比,研究了制备工艺并合成出性能良好的导电聚氨酯弹性体;分析了碳系填料对聚氨酯弹性体力学性能、导电性能的影响;利用碳纳米管改性研究了其对复合材料电学、力学、耐热性能的影响。讨论了导电聚氨酯弹性体复合材料的导电机理,利用隧道效应与导电通路理论解释复合材料导电性。通过对比不同种类的实验原材料以及制品性能,确定了使用甲苯二异氰酸酯以及聚四氢呋喃作为合成预聚体的原材料,之后加入导电填料及扩链剂经硫化制备出性能优良的导电聚氨酯弹性体。实验之前通过计算确定了多元醇与异氰酸酯的配比,同时确定了扩链系数,在制备过程中严格控制聚氨酯原材料以及导电填料的水分含量,使得制备出来的导电聚氨酯弹性体有着很好的综合性能。为了更充分比对碳系填料对聚氨酯性能的影响,选择乙炔炭黑、超导炭黑、碳纳米管以及纳米石墨填充到聚氨酯弹性体中,讨论了碳系填料对聚氨酯弹性体力学性能的影响。研究表明,碳系填料的少量加入并不会使原材料的硬度明显变化。乙炔炭黑的加入使材料的拉伸强度有所降低,但是材料的扯断伸长率相应提高。当超导炭黑的加入量为9%时,材料的拉伸强度由最开始的32MPa降低到了27.9MPa,材料的扯断伸长率由最初的670%提高到了698%。碳纳米管添加量为9%时,材料的拉伸强度比最初提升5MPa,材料的扯断伸长率比最初提升225%。大量纳米石墨的加入会破坏聚氨酯弹性体的自补强性,43%纳米石墨的加入会使得材料的拉伸强度降低到初始值的一半,数值为16.2MPa,与此同时材料的扯断伸长率由最初的670%降低到465%。在四种碳系填料中,碳纳米管的加入会使得材料的力学性能明显提升。通过测试确定碳系填料对聚氨酯弹性体导电性能的影响,实验发现超导炭黑填充型导电聚氨酯弹性体的导电性能最好,渗滤值跟其他填料相比下降明显。从材料的力敏效应出发,当压力范围为ON～20N时,乙炔炭黑用量为5～6%的导电聚氨酯弹性体电阻线性度最好。添加不同填量超导炭黑的导电聚氨酯弹性体在压力范围内线性度都比较好。当碳纳米管用量为6%时,电阻线性度最高,并且压力敏感区间为0～40N。当压力超过15N时,以纳米石墨为导电填料的导电聚氨酯弹性体的电阻值无明显变化。对于材料电阻迟滞性而言,乙炔炭黑填充导电聚氨酯弹性体电阻的迟滞性是最好的,迟滞性系数为9。超导炭黑或碳纳米管填充型导电聚氨酯弹性体的迟滞性较差。在驰豫性方面,乙炔炭黑填充型或碳纳米管填充型导电聚氨酯弹性体的电阻驰豫性相差不大。超导炭黑填充导电聚氨酯弹性体电阻驰豫性最好,其电阻稳定时间为1Os;纳米石墨填充导电聚氨酯弹性体电阻驰豫性最差,其电阻稳定时间为80s。在四种碳系填料中,乙炔炭黑的加入会使材料的综合力敏性能明显提升。碳纳米管因其特有的结构对整个材料有补强作用,利用碳纳米管改性乙炔炭黑填充型聚氨酯弹性体。当碳纳米管与乙炔炭黑同时添加时导电复合材料的渗滤值介于单独添加之间。随着碳纳米管的加入,导电复合材料的耐热性能有所改善,当碳纳米管添加量达到1%时,热分解温度由原来的290℃提高到了 307℃。当质量损失为10%时,碳纳米管的加入会使得材料耐热温度提高7℃。碳纳米管的加入可以使材料的力学性能显著提高,当碳纳米管添加量为1%时,材料的拉伸强度与弹性模量明显提高。